黃祖洽

黃祖洽

黃祖洽(1924.10.2-2014.9.7),男,生于湖南長沙。理論物理和核物理學家,"兩彈一星"傑出貢獻者,中國科學院院士。原北京師範大學教授及低能核物理研究所名譽所長。曾任第二機械工業部第九研究院理論部副主任、北京第九研究所副所長,中國原子能研究所副所長,《物理學報》主編。

黃祖恰主要從事核理論、中子理論、反應堆理論、輸運理論及非線性動力學等方面的研究,是中國核武器理論研究和設計的主要學術帶頭人之一,積極參加和領導了核子彈理論的研究工作,對中國核武器的研製成功、設計定型及其他一系列科學試驗研究作出了重要貢獻。還在氫分子激發態的相互作用、浸潤相變理論及噪聲在隨機系統中的影響等方面作了大量研究。 1982年獲國家自然科學獎一等獎,1991年獲國家教委科技進步獎一等獎。

  • 中文名稱
    黃祖洽
  • 別名
    筆名示水
  • 國籍
    中國
  • 出生地
    湖南長沙
  • 出生日期
    1924.10.2
  • 職業
    核物理學家
  • 畢業院校
    清華大學
  • 主要成就
    中國科學院院士北京師範大學教授
  • 逝世日期
    -

​人物生平

1924年10月2日,黃祖恰生于湖南長沙。父親黃迪慶曾在司法界任職,後來當過中學教員,母親張孝恂操勞家務。

黃祖洽

1937年,從湘潭第一高小畢業後念了半年私塾的黃祖洽回到長沙讀中學;暑假即遵父命,赴南京考取了中央大學附屬五年製中學。因"七七事變"發生,還未入學的黃祖洽隻得離寧返回長沙,就讀于江西省立九江中學。

1943年,高中結業後,按江西省教育廳的規定,到設在贛縣的夏令營受軍訓一個月才能畢業。在夏令營受訓期間,中正大學、廣西大學和廈門大學聯合在營區招考,黃祖恰參加了考試並被錄取。

1944年,考入西南聯大物理系。

1948年畢業,因不能找到工作,在王竹溪的建議下報考了剛剛留學回國任教于清華的錢三強的研究生。進入清華研究院後,黃祖洽先是跟隨錢三強研製核乳膠,一年後又改跟彭桓武研習理論物理。

1950年碩士畢業,黃祖洽離開清華園,被分配到中國科學院近代物理研究所理論室工作。

1953年初,按照錢三強的部署,黃祖洽開始從事核反應堆理論研究,任理論部副主任,同主任鄧稼先、副主任于敏等人擔負著最基礎也是最關鍵的方程式推導、設計工作。

1955年,黃祖洽隨"熱工實習團"訪問蘇聯,其間,他用兩種方法對臨界尺寸進行計算,發現臨界尺寸放56根零件即可,但是蘇聯原設計書給出的資料是需放63根,高出百分之十以上。1958年,在我國實際建堆的臨界啓動過程中,發現黃祖洽的"56根"臨界尺寸結論是正確的。

1960年,黃祖洽被任命為"輕核理論小組"組長,首先開展氫彈的理論預研。為了加強核子彈和氫彈預研工作的聯系,他又接受安排,分出一半時間在核武器研究所兼職。因此,黃祖洽成為了中國唯一同時參加氫彈和核子彈研究的工作人員。

1965年與"輕核理論"小組一起被調至核工業部九院理論部任副主任(後改北京九所副所長),參與氫彈的理論突破,並領導一些型號氫彈的理論設計。

1969年,在領導完成一種新型號氫彈的設計後,黃祖洽被送到河南上蔡縣的"五七幹校"進行"學習改造"。

1980年,被選為中國科學院學部委員(院士)。

1980年,"兩彈一星"的研究工作基本已獲突破,黃祖恰被調至北京師範大學低能核物理研究所任教授兼所長,4年後改任名譽所長。

1981年,被聘為國務院學位委員會學科評議組成員。

1983年開始兼任《物理學報》及其海外版主編。

作為《核子彈氫彈設計原理中的物理力學數學理論問題》的主要作者之一,獲1985年國家自然科學獎一等獎。

作為《中子和稀薄氣體的非平衡輸運和弛豫過程》的第一作者,獲1991年國家教委科學技術進步一等獎。

1996年,獲得何梁何利科學與技術進步獎。

2000年以後,先後被評為"北京市師德先進個人"和"北京市優秀黨員"。

2014年9月7日3時11分,黃祖洽因病醫治無效逝世,享年90歲。

人物貢獻

核反應堆

黃祖洽研究了輸運理論中無限長黑圓柱情形下的Milne問題,並用球諧函式展開法求出了它直到P5階的近似解。l955年底至1956年中,在參加接受蘇聯援助我國重水反應堆的理論設計的同時,他結合反應堆結構復雜的實際情況,認真考慮了非均勻性對堆中中子輸運的影響,發現結果和蘇聯提供的設計中所給出的臨界尺寸資料不同。以後在該反應堆啓動時的臨界實驗中,黃祖洽的理論計算結果得到了證實。1958年參與並領導了核潛艇用壓水堆的初步理論設計。後來又參與和組織了石墨堆和元件堆的理論研究和設計。

熱核彈爆炸

研究核彈,特別是熱核彈爆炸中所牽涉到的物理過程時,黃祖洽考慮到所研究的對象是一個在極高溫度下起核反應的,包含輕核、重核、電子、中子和光子等粒子的混合系統,不能沿用通常氣體分子運動論中使用的波耳茲曼方程,而必須加以推廣,使方程中能正確反映粒子間有可能起各種反應的事實。1961年,他作出了《關于起反應的粒子混合系統的運動論》,寫下了包含多體相互作用和反應的廣義運動論方程組。並在這方程組的基礎上導出了帶中子的輻射流體力學方程和反應動力學方程組。後者是核彈理論研究中經常用到的重要方程組之一。

熱核反應

在高溫高壓熱核反應系統的研究中,黃祖洽從廣義運動論方程組出發,把帶電粒子(輕核和電子)的運動和中子在系統中的輸運有條件地分開來處理,在一級近似中把帶電粒子看作隨時都處在局域熱平衡的狀態,再計算系統中介質的流體運動和輕核的熱運動對中子輸運方程中代表中子源、中子吸收和中子散射等各項所產生的影響。

臨界安全

為保證核燃料生產和加工中的臨界安全,二機部成立了臨界安全小組進行研究。彭桓武和黃祖洽先後任組長。黃祖洽用中子輸運理論解決了核工業生產中的某些臨界安全問題。為適應對臨界安全性能作出快速估計的需要,1965年他寫出了《鈾水系統安全質量的簡易估演算法》一文。其中介紹了一種估算鈾水系統(或鈾與其他含氫介質的均勻混合系統)的"安全質量",即不會產生臨界安全事故的鈾-235質量的簡易方法。1966年,黃祖洽帶領臨界安全小組的部分人員在詳細了解一個燃料生產廠的有關生產過程後,提出了保證臨界安全的一系列措施,並製定了操作規程,這個規程已由二機部正式形成檔案,付諸實施。

輸運理論

1982年以後,黃祖洽指導博士研究生丁鄂江對稀薄氣體的非平衡輸運和弛豫過程進行了研究。發現在與速度變數相應的傅氏空間中,波耳茲曼方程可以通過奇異擾動方法求解,而且在所得的對小Knudsen數的展開式中,可以找到一種消去久期項的方法,從而解決了波耳茲曼方程求解時久期項難以消去這一歷史難題。另外,該方法在各級近似中都導致Navier-Stokes流體力學方程組,而不會引到物理意義上有問題的Burnett方程。原則上,可以利用他們的這一方法去研究非平衡系統中隨時間的弛豫行為。

主要論著

論文

1、黃祖洽,關于氟化氫分子的一個計算,物理學報 8 (1951)57。

2、彭桓武,黃祖洽,套用忽魯登變分法決定核子與核子散射的周相,物理學報8(1951)150。

3、黃祖洽,關于中子在兩種介質中的慢化問題,物理學報 14(1958)153。

4、黃祖洽,關于中國重水堆的臨界大小和反應性問題,Dresden國際反應堆會議,Dresden, GDR (1960)。

5、黃祖洽,關于起反應的粒子混合系統的運動論, 原子能科學技術文獻, 物理004, 中國科委(1961)。

6、黃祖洽,中子在輕介質中的慢化問題,原子能科學技術文獻, 物理 003,中國科委(1961)。

7、黃祖洽,ALU 系統中中子的增殖、慢化、擴散和有關問題::Ⅰ.簡化的定態模型和三群處理,原子能科學技術文獻,物理 019,中國科委 (1962)。

8、黃祖洽,中子在鈾水介質中的慢化長度,原子能 No.3 (1965) 198。

9、黃祖洽,高速運動介質中中子輸運的新處理方法,北京師範大學學報 No.3 (1981) 37。

10、丁鄂江,黃祖洽,Boltzmann 方程的奇異擾動解法::Ⅰ.正規解,物理學報34(1985 )65。

11、朱慧瓏,黃祖洽,體心立方金屬中空位遷移規律,物理學報 36 (1987)1122。

12、呂燕南,黃祖洽,H2XΣg - H2EΣg 系統的相互作用,物理學報,38(1989)150。

13、宋岩,丁鄂江,黃祖洽,混合流體的浸潤相變(IV)二元系統浸潤相變的臨界特徵,物理學報,41(1992)1647。

14、黃祖洽,丁鄂江,浸潤相變及有關問題,物理 24(1995)651-654。

15、張書東,黃祖洽, 地震和地震預報理論研究中的幾個問題,物理,26(1997)418-423。

16、李靜輝,黃祖洽,王存玉,岩板順層斜坡和直坡演化過程中的隨機共振及混沌,物理學報,47(1998)382-390。

17、應陽君,黃祖洽,細胞鈣振蕩對周期信號的回響和胞間同步,計算物理 第18卷第5 期(2001)412-421。

著作

1、 黃祖洽譯,《經典場論》,科學出版社 (1958)。

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2、 黃祖洽譯(筆名"示水"),《熱中子核反應堆理論》,科學出版社 (1958)。

3、黃祖洽,《核反應堆動力學基礎》,原子能出版社 (1983)。

4、黃祖洽,丁鄂江,《輸運理論》,科學出版社 (1987)。

5、黃祖洽, 丁鄂江, 《表面浸潤和浸潤相變》,上海科學技術出版社 (1994)。

6、黃祖洽,《黃祖洽文存》,北京師範大學出版社(2002),

7、黃祖洽,《三雜集》,北京師範大學出版社(2004)。

8、黃祖洽,《現代物理學前沿選講》,科學出版社(2007)。

人物軼事

求學生涯

黃祖洽幼年受家中藏書的影響,有廣泛的閱讀興趣和強烈的求知欲望。在他考入長沙兌澤中學之後剛剛一年半,日本侵略軍逼近了湖南。長沙大火以後,黃祖洽離開家鄉到江西河口(今鉛山縣)進入當時遷到河口的九江中學。在日本帝國主義對中國侵略步步深入的時代,黃祖洽度過了青少年時期。國家的患難和家境的清貧,使他從小飽受顛沛流離之苦,但艱苦生活的磨練,使他養成了在困難面前不服輸、不信邪、自立奮鬥的倔強性格。高中時,每星期的作業在一個晚上便可以全部完成,其餘的時間就用于自學。

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1943年暑假高中畢業後,黃祖洽隻身離開江西去內地,途中幾經輾轉,還在西昌做了半年國小教師,第二年才到達昆明,考入由北大、清華、南開組成的西南聯合大學物理系,兩年後西南聯大結束,他被分發入清華大學。在大學裏,黃祖洽得到不少學識淵博的教授的直接教誨和熱情鼓勵。例如,教微積分的程毓淮、教高等代數的蔣碩民、教電磁學和物性論的葉企孫、教力學和熱力學的王竹溪,都曾給予他深切的關懷和切實的幫助,特別是王竹溪,不僅介紹他讀一些數學和物理學的名著,還在假期為他改習題並教他法語。有一段時間,黃祖洽消化不良,而學校食堂的伙食又差,以至腹瀉經久不愈。王竹溪了解到他的病情以後,就讓他每天到自己家裏吃飯,讓夫人特別為他做可口又易消化的軟食,連續一個多月,直到他痊愈為止。在這些嚴格而又慈祥的教授的指導下,黃祖洽獲得了豐富的知識,跨入了近代物理學的殿堂。

文學少年

在黃祖洽出版的一本名為《三雜集》的書中,收錄了他中學時期所寫的"少年作文十篇"。這些作文均來自60多年前的兩本作文簿,由黃祖洽的母親留存、珍藏下來,直到母親辭世前才最終轉交給他。

《月明之夜》《愛國貴于自愛說》《論建設心理國防之重要性》……單從篇名來看,當年那個心系天下的少年黃祖洽便已躍然紙上。

作文簿上,一篇題為《讀庚信小園賦書後》的文章後,語文老師寫下這樣的評語:"駢散一爐,文情俱勝。使季繩而專研文學,不難出人頭地也。勉之望之!"

"季繩"是黃祖洽的字,老師建議他專攻文學,並寄予極高期望。然而,初露文筆鋒芒的黃祖洽其實對理科更感興趣,特別是物理。

車禍姻緣

1950年8月27日,黃祖洽與從清華一同分來的同學一起回清華園去玩。歸途中騎過海淀西街的時候,黃祖洽被從後面馳來的一輛汽車撞成腦震蕩,暈倒在地。黃祖洽在醫院病房昏迷不醒有兩個多星期之久。在養傷期間,黃祖洽學會了織毛線,傷勢逐漸康復。當時有幾個大學畢業後新分配來的女青年,她們都很同情黃祖洽,特別是一位叫張蘊珍的,她作風正派,辦事認真,心地善良,樂于助人,家就在北京,常從家裏做些醬牛肉之類的食品帶來給黃祖洽增加營養。黃祖洽也常和她談心,幫助她學習俄語。慢慢彼此有了好感,成了朋友、戀人,1952年年底,結成了終身伴侶。

張蘊珍畢業于輔仁大學化學系,是中國科學院化學研究所的副研究員,曾經從事原子能化學方面的研究,1984年開始參加《當代中國》叢書中國科學院卷的編輯工作,改任編審。他們共有子女三人。

半導體

為了加速核武器研製,原子能所按領導指示成立了"輕核理論小組",由黃祖洽帶領十幾個年輕人進行氫彈預研工作。不久之後,為了加強核子彈和氫彈預研工作的聯系,黃祖洽又被要求用一半時間在核武器研究所兼職,一方面參與設計核子彈研製所需的"狀態方程",一方面仍繼續參加氫彈預研。

由此,黃祖洽得了一個"半導體"的綽號--按保密要求,他在原子能所的工作情況可以提供給核武器研究所,以促進他們的工作;但核武器所關于核子彈的研製,卻絕不能向外界有丁點透露。

文革經歷

1969年,"文化大革命"造成的混亂越來越嚴重,核武器研究所也進駐了工、軍宣隊,知識分子的日子越來越不好過,而黃祖洽也在剛剛領導完成了一種型號氫彈的設計,把設計方案提交生產部門後,就被送到河南上蔡縣的一個"五七幹校"去勞動改造。黃祖洽以豁達和樂觀的精神狀態度過了那段歲月,在"幹校"裏,他從事過各種各樣的勞動:播種和收割高粱、收割麥子、種菜、養豬等,甚至幹過建築小工,雖然身體上有些累,但緊張的思維卻得到了難得的放松,經過兩年多的"幹校"生活,他的血壓已經恢復正常。

恩師情深

1948年,黃祖洽從清華大學物理系畢業,當時在清華任教的王竹溪先生告訴黃祖洽,錢三強即將從美國回來,建議他報考錢的研究生。于是,黃祖洽在錢三強的指導下開始了研究生階段的學習和工作。其間,錢三強發現,黃祖洽的物理學理論基礎很好,適合做理論研究,就把黃祖洽推薦給彭桓武做了研究生。從此,黃祖洽和彭桓武結下師生緣,也逐漸成為一生的好友。

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晚年時,他們還是經常一起散步、一起討論學術問題,彭桓武留下了"廿月師徒,多年戰友,逢時順勢同行走"的詩句。

二次輝煌

黃祖洽是"一生兩輝煌",一是中國核反應堆工程和核武器設計的奠基者,二是手執教鞭,為中國理論物理事業培養繼承人。"杏壇二三子,起舞亦婆娑"是黃祖洽自題詩《述懷》中的兩句。談起給學生上課,黃祖洽說,"每當上完一節課,看到我的學生緊皺的眉頭解開了,眼睛裏的疑惑不見了,聽到他們激烈的討論,嗅到空氣中濃厚的學術氣息,我都會感到莫大的快樂。"

耄耋之年的黃祖洽還擔任著120多人15講的大學部生課程,多年來,黃祖洽數次被評為北京師範大學最受學生喜愛的"十佳教師",還曾多次被評為北京市師德標兵。

不留遺憾

如果不去大學任職,黃祖洽有可能獲得"兩彈一星"元勛的獎章,與榮譽失之交臂,是否覺得留有遺憾?當黃祖洽被問起這樣一個問題,他的回答是:"不是因為可以當功臣,我才去做這件事。它是國家的需要,也是我個人的興趣。"

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2014年9月7日,黃祖洽去世,對他的評價是"兩彈一星傑出貢獻者"。

人物評價

老黃(黃祖洽)會對自己在中華民族確立世界地位中的貢獻,感到驕傲與欣慰。(物理學家 楊振寧)

黃祖洽對核子彈和氫彈的研究都有極重要的、歷史性的貢獻。(物理學家 李政道)

祖洽同志是我國核反應堆理論的奠基者、開拓者之一。(科學家 朱光亞)

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